專利名稱：用于食品安全檢測的芯片及細菌分析儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及食品安全技術領域，尤其涉及一種用于食品安全檢測的芯片及細菌分析儀。
背景技術：
最近的食品污染事件引發(fā)了人們對食品安全的極大關注。食品行業(yè)對病原體的可接受水平有了越來越嚴格的規(guī)定。然而，傳統(tǒng)的食品病原體檢測技術，如酶連免疫吸附測定(ELISA)和聚合酶鏈反應(PCR)要花費大量的時間和人力。為了解決這些問題，通過監(jiān)測傳感器輸出的信號變化，人們已把間接檢查法，如電化學方法用于病原體的快速檢測， 在文獻中已有許多關于其在快速細菌檢測中應用的報道。但是，傳統(tǒng)的電化學檢測裝置缺乏細菌檢測的特異性，而且靈敏度較低，極大地阻礙了這種方法的推廣使用，其有以下的缺點1.低靈敏度當金屬電極尺寸減小，電極極化引起的電極阻抗在低頻率范圍內(nèi)增加，如果細菌引起的阻抗遠小于較大的電極阻抗，就很難從總的測試頻譜中提取出細菌的阻抗; 2.低特異性另外，傳統(tǒng)的阻抗方法經(jīng)常受到不確定因素的錯誤信號的影響。3.無法進行多細菌的檢測傳統(tǒng)的電化學方法只能用于檢測樣品中的一種細菌。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種利用阻抗頻譜的用于食品安全檢測的芯片，其具有靈敏度高、特異性好、可同時檢測多種細菌的特點。
本發(fā)明進一步要解決的技術問題是提供一種用于食品安全檢測的細菌分析儀，可快速靈敏地同時檢測多種細菌。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種用于食品安全檢測的芯片，包括芯片基底、納米孔氧化鋁層、微流體層，所述芯片基底與納米孔氧化鋁層之間形成微陣列排布的小室，每個所述小室底部均設有各自獨立的平面電極；所述納米孔氧化鋁層與所述微流體層之間形成有覆蓋所述微陣列區(qū)域的微流體室，所述微流體層表面開有用于進樣的進口和出樣的出口 ；所述納米孔氧化鋁層在位于其與所述微流體層之間的表面上依次形成有甲基丙烯酸-3-三甲氧基硅丙酯(TPM)自組裝單分子層和帶有微陣列模塊的聚乙二醇 (PEG)層，所述微陣列模塊處為與TPM自組裝單分子層共價結合的細菌抗體。
在本發(fā)明所述的用于食品安全檢測的芯片中，所述芯片基底從下至上依次包括載物層、平面電極層、絕緣結合層、硅層和氮化硅層，所述絕緣結合層、硅層和氮化硅層形成有上下貫通的微陣列排布的所述小室，所述平面電極層突出于所述小室底部以形成所述各自獨立的平面電極。
在本發(fā)明所述的用于食品安全檢測的芯片中，所述載物層為載物玻片，所述平面電極層為平面金電極層，所述絕緣結合層為磷硅酸玻璃(Phosphosilicate glass,PSG)層。
在本發(fā)明所述的用于食品安全檢測的芯片中，所述微流體室的側壁上設有電極導線，所述電極導線優(yōu)選為鉬導線。
在本發(fā)明所述的用于食品安全檢測的芯片中，所述平面電極為平面金電極，所述微流體層為聚二甲基硅氧烷(PDMS)層。
在本發(fā)明所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述細菌抗體為同一種細菌的抗體或不同種細菌的抗體，細菌可以是大腸桿菌0157:H7、鮭魚腎桿菌、葡萄球菌、腸炎沙門氏菌等常見致病細菌。
一種用于食品安全檢測的細菌分析儀，其特征在于，包括阻抗分析單元、顯示單元和上述的用于食品安全檢測的芯片，所述阻抗分析單元與所述芯片間形成回路測試阻抗變化并將阻抗變化結果轉(zhuǎn)換成細菌濃度送到顯示單元中顯示。
本發(fā)明的用于食品安全檢測的芯片上整合了表面形成有TPM自組裝單分子層的納米孔氧化鋁層，提供了一個用于細菌檢測的多功能平臺，當對電解質(zhì)施加電場時，絕緣性氧化鋁層上的納米孔附近有高電流密度或靈敏度，但是不會產(chǎn)生電偶層效應，檢測靈敏度更高。TPM在納米孔氧化鋁層表面的改性具有以下效果a)加強PEG層在納米孔氧化鋁層表面的吸附，TPM自組裝單分子層的納米孔氧化鋁層可以與PEG層共價結合。b)增強細菌抗體在無PEG層的納米孔氧化鋁層表面的粘著能力，經(jīng)TPM改性后，納米孔氧化鋁層表面的蛋白質(zhì)/抗體吸附能力得到了提高。
本發(fā)明中形成微陣列模塊的細菌抗體可以由多種細菌抗體組成，能夠保證芯片和不同細菌種類的特異性，可以同時檢測多種細菌。
本發(fā)明中微陣列模塊的每個微陣列單元具有各自獨立的平面電極，可以相互獨立地作用，從而可以同時進行多種細菌的阻抗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學分析。
本發(fā)明的細菌分析儀，檢測只需花費半個小時左右，并且能夠直接將檢測結果顯示出來，具有方便快速、便攜性好、操作簡單等特點，可用于食品安全的現(xiàn)場檢測。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中
圖1是本發(fā)明的芯片的制造方法的流程圖2是本發(fā)明的細菌抗體形成方法的流程圖3a是未改性納米孔氧化鋁膜的X射線光電子能譜圖北是TPM改性納米孔氧化鋁膜X射線光電子能譜圖如是PEG、未改性納米孔氧鋁膜、改性納米孔氧化鋁膜和PEG/改性納米孔氧化鋁膜圖案吸附蛋白質(zhì)后的熒光顯微鏡照片；
圖4b是PEG、未改性納米孔氧化鋁膜和改性氧化鋁膜的蛋白質(zhì)吸附能力對比圖fe是本發(fā)明的經(jīng)表面硅烷改性和PEG形成的納米孔氧化鋁膜在吸附抗體后的 SEM照片；
圖恥是表示PEG層微陣列模塊邊界的SEM照片；
圖5c是經(jīng)表面硅烷改性、PEG層形成和抗體吸附后的納米孔氧化鋁膜的納米孔結構的SEM照片；
圖5d是顯示PEG/改性納米孔氧化鋁膜圖案標記BSA蛋白吸附圖案的熒光顯微鏡照片；
圖6a是表示吸附抗體后的TPM改性納米孔氧化鋁膜表面上形成的大腸桿菌0157:H7圖案的熒光顯微鏡照片；
圖6b是表示經(jīng)大腸桿菌抗體預處理的芯片的熒光顯微鏡照片；
圖7a是本發(fā)明的芯片的阻抗傳感原理示意圖7b表示用不同濃度大腸桿菌0157:H7處理的芯片的納米孔氧化鋁膜的標準化阻抗頻譜；
圖7c是表示頻率IHz時大腸桿菌0157 :H7的標準化阻抗變化圖是本發(fā)明的表示有多種細菌抗體微陣列模塊的芯片俯視結構示意圖8b是本發(fā)明的表示用于多種細菌檢測的芯片的阻抗傳感原理示意圖9是本發(fā)明的芯片的等效電路圖。
具體實施方式
下面結合本發(fā)明的芯片的制造方法對本發(fā)明進行詳細的說明。
圖1是本發(fā)明的芯片的制造方法的流程圖。如圖1所示，
步驟1 以預先清洗過的兩面均有氮化硅(Si3N4)的硅晶片作為初始材料，以其中的一面氮化硅層作為硅晶片上面，另一面作為下面。
步驟2 對硅晶片下面的氮化硅層蝕刻形成用于小室的開口。
步驟3 接著用氧化鉀(KOH)溶液作為濕蝕刻劑蝕刻穿透硅晶片的硅層。優(yōu)選地， KOH蝕刻晶體平面< 100>，形成“ V，，狀溝。
步驟4 在硅晶片上面的氮化硅層上濺射一層鋁。
步驟5 在直流恒壓的條件下，在酸性溶液中利用標準的兩步陽極氧化法制造納米孔氧化鋁膜。第一步陽極氧化在草酸中進行大約10分鐘，然后將樣品放入鉻酸和磷酸的混合液中進行腐蝕，最后在草酸中進行第二次的陽極氧化。通過控制陽極氧化電壓可在氧化鋁膜上得到直徑80 150nm的納米孔。
步驟6 利用深反應離子蝕刻(DRIE)法去除硅晶片下面的氮化硅層，并從下面形成的開口處蝕穿硅晶片上面的氮化硅層，使小室處的氧化鋁膜上形成的納米孔被釋放，即氧化鋁膜上下并無其它物質(zhì)堵住納米孔。芯片主體即告完成。
步驟7 芯片主體還要進行表面硅烷改性、PEG水凝膠單分子層圖案形成和細菌抗體微陣列形成等功能化步驟。
表面硅烷改性也即在納米孔氧化鋁膜上形成TPM自組裝單分子層。將帶有納米孔氧化鋁膜的芯片主體在30% (質(zhì)量分數(shù))過氧化氫溶液中煮沸30min以清洗表面。此處理將OH基團帶到了納米孔氧化鋁膜表面，以便于接下來的TPM改性。為了形成TPM自組裝單分子層，將納米孔氧化鋁膜浸到5% (V/V)的TPM無水甲苯溶液中在50°C保溫Mh，然后分別用甲苯、甲醇和去離子水洗滌納米孔氧化鋁膜，隨后在氮氣中干燥。所用TPM購自 Aldrich，在表面硅烷改性過程中，TPM與納米孔氧化鋁膜之間形成了大量的Al-O-Si鍵，結合更為緊密。
PEG水凝膠單分子層模塊形成將20mg的Irgacure 2959溶解于15ml的聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEG-DA)溶液制備PEG水凝膠前體溶液，然后將前體溶液旋轉(zhuǎn)涂布到納米孔氧化鋁膜表面以形成超薄層，再用帶有所需微陣列圖案的光掩模覆蓋，利用365nm的UV點固化系統(tǒng)(EXFO，SlOOOOmnicure，加拿大)進行光反應。用能量為30mW/cm2的UV光對前體溶液曝射60sec，被曝射的區(qū)域固化，用去離子水洗滌未反應區(qū)域即得到所需的微陣列模塊。應控制曝射能和曝射時間以保證微陣列模塊處沒有PEG殘留。PEG層通過TPM自組裝單分子層接合在納米孔氧化鋁膜上，與物理吸附法相比更加穩(wěn)定。
細菌抗體微陣列模塊形成使用接觸印刷法形成抗體微陣列模塊。圖2是本發(fā)明的細菌抗體形成方法的流程圖。由于硅烷改性納米孔氧化鋁膜表面與周圍的PEG層相比具有非常高的蛋白質(zhì)吸附能力，PDMS印模接觸印刷技術用于在硅烷改性納米孔氧化鋁膜表面形成特異性細菌抗體模塊。在接觸印刷中輕輕地按壓PDMS印模。多種抗體的微陣列模塊形成通過用保護掩模蓋住其它部分印刷的連續(xù)模塊形成工序完成。為了防止共固定化，每一工序中，封閉液-牛血清蛋白(BSA)溶液用于封閉接觸印刷部分的其它自由結合位點，接觸印刷后，用內(nèi)有磷酸緩沖液的小注射器溫和洗滌。
如圖2所示，接觸印刷的方法包括
步驟(a) =PDMS印模與細菌抗體溶液接觸；
步驟(b) =PDMS印模上帶有細菌抗體；
步驟(c)將PDMS印模接觸印刷納米孔氧化鋁膜表面，不需要形成細菌抗體的微陣列模塊部分用掩模保護；
步驟(d)移開PDMS印模，在納米孔氧化鋁膜上形成細菌抗體微陣列模塊；
步驟(e)移除掩模；
步驟(f)用帶有不同細菌抗體的PDMS印模印刷，不需要形成細菌抗體的微陣列模塊部分用掩模保護；
步驟(g)移開PDMS印模；
步驟(h)移除掩模。
如要在同一芯片上形成多種細菌抗體的微陣列模塊，重復上述步驟即可達到目的。
本發(fā)明中，形成了四種細菌抗體的微陣列模塊大腸桿菌0157:H7(E. coli0157:H7)、鮭魚腎桿菌(Renibacterium salmoninarum, RS)、葡萄球菌 (Staphylococcus)和腸炎沙門氏菌(Salmonella Enteritidis)。所用的細菌抗體可購買得到。
步驟8 通過鎳(50nm) /金(500nm)濺射法和“剝離” (lift-off)技術在清潔的載物玻片一面制造平面金電極，然后利用化學氣相沉積法在平面金電極層上沉積磷硅酸鹽玻璃(PSG，2ym)層作為絕緣結合層，通過硅加工工藝中的陽極結合封裝方法將芯片主體和載物玻片的PSG層整合形成芯片。
另外，還需要在芯片的納米孔氧化鋁膜上形成微流體層。首先通過厚膠光刻技術在硅晶片上制備SU-8膠模板，然后倒淋PDMS主劑和硬化劑混合物，在90°C烘箱內(nèi)加熱1個小時固化后加以翻模。PDMS微流體層然后通過等離子(Plasma)表面鍵合技術與芯片的納米孔氧化鋁膜進行封裝。
1. XPS 檢測
圖3a是未改性納米孔氧化鋁膜的X射線光電子能譜(XPS)圖，圖北是TPM改性納米孔氧化鋁膜XPS。如圖3a和圖北所示，TPM改性納米孔氧化鋁膜的XPS與未改性納米孔氧化鋁膜的相比，在結合能大約290eV處觀察到了很強的Cls信號，其來自于TPM自組裝單分子層的高C含量。XPS顯示TPM自組裝單分子層已成功地形成在氧化鋁膜表面上。
2.蛋白質(zhì)吸附能力
將PEG、未改性和硅烷改性的納米孔氧化鋁膜在PBS(lmg/ml)中與熒光清蛋白培育lh。在熒光顯微鏡下觀察清蛋白吸附情況，已知PEG水凝膠由于其親水性能具有對抗蛋白質(zhì)和細胞效應。圖如是PEG、未改性納米孔氧鋁膜、改性納米孔氧化鋁膜和PEG/改性納米孔氧化鋁膜圖案吸附蛋白質(zhì)后的熒光顯微鏡照片，圖4b是PEG、未改性納米孔氧化鋁膜和改性氧化鋁膜的蛋白質(zhì)吸附能力對比圖。如圖如所示，從左至右依次為未改性納米孔氧化鋁膜、PEG、改性納米孔氧化鋁膜和PEG/改性納米孔氧化鋁膜圖案的熒光顯微鏡照片，可以看出吸附在改性納米孔氧化鋁膜表面的蛋白質(zhì)的量比未改性的量要高得多，PEG表面與改性納米孔氧化鋁表面在熒光密度上的巨大差異顯示出其不同的蛋白質(zhì)吸附能力。如圖4b 所示，以改性納米孔氧化鋁膜的蛋白質(zhì)吸附能力為100%，比較PEG、未改性納米孔氧化鋁膜和改性氧化鋁膜的蛋白質(zhì)吸附能力，可以看出改性納米孔氧化鋁膜與PEG相比有著很強的蛋白質(zhì)吸附能力。
3.微陣列的形成
圖fe是本發(fā)明的經(jīng)表面硅烷改性和PEG形成的納米孔氧化鋁膜在吸附抗體后的 SEM照片。圖恥是表示PEG層微陣列模塊邊界的SEM照片，如圖恥所示，PEG是指PEG層， AOM是指納米孔氧化鋁膜。圖5c是經(jīng)表面硅烷改性、PEG層形成和抗體吸附后的納米孔氧化鋁膜的納米孔結構的SEM照片。為了阻抗傳感的目的，納米孔氧化鋁膜的納米孔應該是開著的。如圖5c所示，制造過程并沒有改變納米孔氧化鋁膜的納米孔結構，可以觀察到“開” 的納米孔結構。圖5d是顯示PEG/改性納米孔氧化鋁膜圖案標記BSA蛋白吸附圖案的熒光顯微鏡照片，這是因為PEG和改性的納米孔氧化鋁膜具有不同的蛋白質(zhì)吸附能力所導致的。
4.細菌捕獲及特異性檢測
為了驗證芯片對細菌檢測的特異性，選取濃度為106CFU/ml的兩種細菌大腸桿菌 0157:H7和葡萄球菌進行實驗。納米孔氧化鋁膜先和大腸桿菌0157:H7的抗體培育lh，然后用去離子水洗滌形成抗體微陣列模塊。接著，將納米孔氧化鋁膜在含有懸浮培養(yǎng)的大腸桿菌0157 H7或葡萄球菌的LB液體培養(yǎng)基中培育他，然后從培養(yǎng)基中取出納米孔氧化鋁膜并簡單清洗。用大腸桿菌0157:H7的FITC抗體或葡萄球菌的FITC抗體標記納米孔氧化鋁膜，洗滌，在熒光顯微鏡下觀察。
圖6a是表示吸附抗體后的TPM改性納米孔氧化鋁膜表面上形成的大腸桿菌 0157:H7圖案的熒光顯微鏡照片。如圖6a所示，由于PEG和改性納米孔氧化鋁膜表面具有不同的抗體吸附能力，從而對大腸桿菌吸附的吸附能力也不同，使細菌形成了可控的空間圖案。圖6b是表示經(jīng)大腸桿菌抗體預處理的芯片的熒光顯微鏡照片，如圖6b所示，芯片上沒有捕獲萄萄球菌，證實了本發(fā)明的芯片對細菌檢測的特異性。
5.細菌的阻抗傳感
對結合到改性納米孔氧化鋁膜上的大腸桿菌0157:H7進行阻抗實驗。圖7a是本發(fā)明的芯片的阻抗傳感原理示意圖，如圖7a所示，當大腸桿菌被吸附在改性納米孔氧化鋁膜上的特異性抗體固定時，納米孔氧化鋁膜的納米孔被固定的細菌蓋住，電解溶液的電流就會受阻，通過阻抗分析儀監(jiān)控阻抗頻譜阻抗頻譜進行檢測。
圖7b表示用不同濃度大腸桿菌0157:H7處理的芯片的納米孔氧化鋁膜的標準化阻抗頻譜。當濃度為IO2 105CFU/ml的大腸桿菌0157: H7被細菌抗體捕獲后，在頻率為1 IkHz的范圍內(nèi)測量阻抗值。如圖7b所示，頻率大于IkHz時不同濃度細菌的阻抗之間的差異比IHz時要小得多，且阻抗是濃度依賴性的。圖7c是表示頻率IHz時大腸桿菌0157:H7 的標準化阻抗變化圖。如圖7c所示，在頻率為IHz時，濃度為IO2 105CFU/ml的大腸桿菌 0157:H7的標準化阻抗變化(OTC)用線性回歸方程表示。NIC相對細菌濃度的回歸方程是 NIC = 4. 4304N+1. 3617，R2 = 0. 9591，其中，N 是大腸桿菌 0157:H7 的 CFU/ml 濃度以 10 為底數(shù)的Log值。
與基于傳統(tǒng)的組合式微電極陣列的細菌阻抗傳感的檢測范圍大約是IO4 107CFU/ml相比，本發(fā)明的傳感器芯片基于納米孔氧化鋁膜，具有更低的檢測底限IO2CFU/ ml。在用于其它細菌檢測時，只需將芯片上吸附的抗體換成被檢測細菌的特異性抗體就可以了。
6.同時檢測多種細菌
原理圖是本發(fā)明的表示有多種細菌抗體微陣列模塊的芯片俯視結構示意圖， 如圖 8a 所示，"Inlet” 和“Outlet” 分別指進口和出口，Arrayl、Array2、Array3、Array4 分別表示細菌抗體微陣列模塊1、2、3和4。圖8b是本發(fā)明的表示用于多種細菌檢測的芯片的阻抗傳感原理示意圖。如圖8b所示，芯片最下面是載物玻片，然后依次是平面金電極層11、 絕緣結合層12、硅層13、納米孔氧化鋁層14、PEG層15和微流體層16，在硅層13和納米孔氧化鋁層14之間還有氮化硅層，微流體層16為PDMS層，其側壁上有鉬導線17，表面有進口 18和出口 19，在PEG層上形成的微陣列模塊處為吸附有細菌抗體的TPM自組裝分子層。 整個系統(tǒng)被功能化的納米孔氧化鋁膜分成順式室和反式室。位于納米孔氧化鋁膜下面的每個小室中充滿磷酸鹽緩沖液，作為獨立的反式室發(fā)揮作用。所有小室均以PDMS微流體室作為共同的順式室。例如，圖8b中，當反式室(1)的納米孔氧化鋁膜的納米孔被捕獲的細菌 1所蓋住時，電解溶液的電流受阻從而增大了反式室(1)與順式室之間的阻抗，反式室(2) 的納米孔氧化鋁膜的納米孔因捕獲細菌2導致的“開”或“閉”狀態(tài)不會影響反式室(1)的阻抗信號。反式室(1)和(2)都可以利用各自獨立的平面工作電極作用而相互不受影響。 同樣地，圖8a中所有的小室均作為獨立的阻抗傳感單元獨立工作。
1)細菌捕獲。將幾種細菌的混合物利用注射泵通過進口上樣到PDMS流體室，帶有抗體微陣列的芯片與待分析溶液一起放置30 40min，然后用磷酸鹽緩沖液洗滌，等待細菌被相應的抗體微陣列模塊捕獲。對液體、漿體或懸浮液體類食品進行食品檢測時，不需要預處理。若食品為固體時，需用化學分離法或溶劑萃取法對食品進行預處理獲取帶有細菌的預處理液用于檢測。
2)細菌結合的阻抗監(jiān)控。對因不同種類細菌結合導致的阻抗頻譜變化的影響監(jiān)控。順式室中的無菌PBS溶液的阻抗作為對照。阻抗變化表示為“標準化”電阻，顯示阻抗與對照相比的變化。將相位和阻抗的變化均考慮在內(nèi)以建立合適的用于細菌結合分析的方法。
3)多細菌檢測。多種細菌的同時檢測用對應的抗體微陣列和各自獨立的阻抗傳感單元完成。對非目的細菌以交叉反應引起的干擾進行探索以檢驗芯片阻抗傳感的能力。用于多細菌檢測的生物芯片的作用通過一系列1、2、3、4組細菌結合的交叉反應實驗來完成。在特異性檢測中使用了 FITC抗體的熒光標記技術。
4)不同濃度的靈敏度和檢測時間的研究。對細菌的不同初始濃度進行實驗。利用多種細菌探索濃度對阻抗的影響。各種細菌產(chǎn)生可鑒別信號時的最低濃度作為靈敏度。 還與其它方法，如基于常規(guī)電極的阻抗傳感方法、PCR和ELISA方法比較了靈敏度和檢測時間。
7.納米孔氧化鋁膜的等效電路分析
圖9是本發(fā)明的芯片的等效電路圖。如圖9所示，等效電路帶有多個參數(shù)，其由& 和\兩部分構成，分別代表納米孔氧化鋁膜的納米孔的阻抗和涉及蓋住納米孔的細菌細胞層的阻抗。&是涉及電流流經(jīng)絕緣的納米孔氧化鋁層的納米孔時的電阻是表示納米孔的界面雙層效應的恒定相元(constant phase element, CPE) 和Cc是涉及蓋住納米孔的細菌細胞層的電阻和電容。在此，恒定相元Zcpe由下式表示
Zrvv =-CPE Α{]ω)α
其中，A和α (0彡α彡1)是兩個獨立參數(shù)。當α = 1，Zcpe變成電容，當α = 0，Zcpe變成電阻，表示沒有雙層電容效應。
對與細菌結合相關的具體等效電路參數(shù)進行分析以提高靈敏度。在初步研究中，利用等效電路(N= 10)對沒有細菌細胞的芯片阻抗頻譜數(shù)據(jù)進行模擬，其中，α = 0.18士0.11。已報道金屬電極如鈦和金的α的范圍是0.7 0.9，本發(fā)明的芯片傳感器基于納米孔氧化膜的流體孔模型，可以降低電極極化效應，極大地提高本發(fā)明的芯片檢測的靈敏度。9
權利要求
1.一種用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，包括芯片基底、納米孔氧化鋁層、微流體層，所述芯片基底與納米孔氧化鋁層之間形成微陣列排布的小室，每個所述小室底部均設有各自獨立的平面電極；所述納米孔氧化鋁層與所述微流體層之間形成有覆蓋所述微陣列區(qū)域的微流體室，所述微流體層表面開有用于進樣的進口和出樣的出口；所述納米孔氧化鋁層在位于其與所述微流體層之間的表面上依次形成有TPM自組裝單分子層和帶有微陣列模塊的PEG層，所述微陣列模塊處為與TPM自組裝單分子層共價結合的細菌抗體。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述芯片基底從下至上依次包括載物層、平面電極層、絕緣結合層、硅層和氮化硅層，所述絕緣結合層、硅層和氮化硅層形成有上下貫通的微陣列排布的所述小室，所述平面電極層突出于所述小室底部以形成所述各自獨立的平面電極。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述載物層為載物玻片，所述平面電極層為平面金電極層，所述絕緣結合層為PSG層。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述微流體室的側壁上設有電極導線。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述電極導線為鉬導線。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述平面電極為平面金電極，所述微流體層為PDMS層。
7.根據(jù)權利要求1所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述細菌抗體為同一種細菌的抗體或不同種細菌的抗體。
8.根據(jù)權利要求7所述的用于食品安全檢測的芯片，其特征在于，所述細菌抗體為大腸桿菌0157:H7、鮭魚腎桿菌、葡萄球菌、腸炎沙門氏菌的抗體。
9.一種用于食品安全檢測的細菌分析儀，其特征在于，包括阻抗分析單元、顯示單元和權利要求1 8任一所述的用于食品安全檢測的芯片，所述阻抗分析單元與所述芯片間形成回路測試阻抗變化并將阻抗變化結果轉(zhuǎn)換成細菌濃度送到顯示單元中顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用阻抗頻譜的用于食品安全檢測的芯片及細菌分析儀，本發(fā)明的芯片基于納米孔氧化鋁膜，經(jīng)過TPM改性、PEG層形成和細菌抗體微陣列模塊形成之后，在芯片上形成了具有不同細菌抗體微陣列的模塊，可以用于快速、靈敏地同時檢測食品中存在的多種細菌，本發(fā)明的細菌分析儀具有方便快速、便攜性好、操作簡單等特點，可用于食品安全的現(xiàn)場檢測。
文檔編號G01N33/569GK102539486SQ201010619708
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權日2010年12月31日
發(fā)明者于進江, 楊莫, 梁杏媚 申請人:香港理工大學